万州天然气净化厂能源计量器具配置及节能措施

李 飞 雷 恒 彭 云 周 彬 曾 刚

中国石油西南油气田公司重庆天然气净化总厂万州分厂

万州天然气净化厂能源计量器具配置及节能措施

李 飞 雷 恒 彭 云 周 彬 曾 刚

中国石油西南油气田公司重庆天然气净化总厂万州分厂

通过对万州天然气净化厂的能源消耗和能源计量器具配置情况进行介绍，再对重点耗能单元的能耗进行深入分析，最后提出了低低压蒸汽回收系统改造、合理增设变频设备、投用蒸汽引射器、加强计量器具管理和数据台账管理等有针对性的节能措施。

能源 计量器具 节能措施

1 万州天然气净化厂能源消耗情况简介

1.1 工厂简介

中国石油重庆天然气净化总厂万州分厂(以下简称万州净化厂)于2009年6月6日建成投产,装置原设计原料天然气中H2S质量浓度为30～60 g/m3、CO2质量浓度为50～100 g/m3，处理规模为200×104m3/d，外输产品气量为(185.07～192.44)×104m3/d，年均生产时间约为8 000 h。随着川东地区气田滚动勘探开发工作进程的深入，增加了新的含硫气藏的投产，进厂的气源含硫量超过设计值30%。为满足生产需要，万州净化厂扩建了一套35 t/d的硫磺回收装置，于2013年9月28日投产。目前，装置运行平稳，原料气处理量约190×104m3/d，原料气H2S质量浓度约75 g/m3，CO2质量浓度约155 g/m3，硫磺产量135 t/d。

1.2 能源供应及消耗情况

(1) 供电情况：万州净化厂采用双回线路供电，选择从相思变电站和双河电厂分别出一个35 kV的回路，采用专用架空线路输送至净化厂35 kV变电所，总负荷为1 983 kW。

(2) 供气情况：净化装置处理后的净化天然气以及脱硫闪蒸罐和脱水闪蒸罐闪蒸出的天然气为各燃烧设备(锅炉、尾气灼烧炉、TEG重沸器等)供气。

(3) 供水情况：万州净化厂直接从高峰水库取水，经新鲜水系统处理后供生产及消防用水。

2013年，万州净化厂共处理原料气52 041.904 0×104m3。全年消耗燃料气921.729 6×104m3，气单耗177.11 m3/104m3；消耗电能1 222.097 4×104kW·h，电单耗234.83 kW·h/104m3；新鲜水用量72 054 m3，水单耗1.38 m3/104m3。

2 万州净化厂能源计量器具配置情况

万州净化厂能源计量器具的配备率达100%，编制了三级能源计量网络图，确保了能源计量检测数据的可靠性和有效性[1-3]。

2.1 能源计量器具安装情况

万州净化厂按照Q/SY 1212-2009《能源计量器具配备规范》、GB/T 20901-2007《石油石化行业能源计量器具配备和管理要求》,以及GB 17167-2006《用能单位能源计量器具配备和管理通则》等标准要求配置了能源计量器具。

在电力计量方面，安装了带补偿的电表20余台，并应用了先进的智能抄表系统，解决了传统电能计量管理中存在的计量误差大、抄表工作量大、计量点多面广等诸多问题。在天然气计量中，采用温度、压力自动补偿的高质量、高性能的智能化仪表，并实现了DCS自动数据采集，计算机网络技术的应用，实现了计量数据的自动远传和集中监控。在水的计量中，安装了电磁流量计和超声水表，同时实现DCS系统自动数据采集，有效实行计量监控。

2.2 重点用能设备情况介绍

万州净化厂主要的耗电设备有：MDEA溶液循环泵、主风机、尾气风机、循环水泵、空压机等。主要的耗气设备有：TEG重沸器、蒸汽锅炉、尾气灼烧炉、火炬等。主要的耗水设施有：锅炉蒸汽系统、硫磺回收单元、循环水单元、绿化用水等。

在能源计量监测方面，各重点用能设备均安装独立的能耗计量表，如耗电设备均安装了电流表、电压表；蒸汽锅炉、尾气灼烧炉所消耗的燃料气均独立安装了孔板流量计；TEG重沸器耗气安装了金属转子流量计；火炬耗气安装了涡轮流量计。

3 重点能耗分析及节能措施

3.1 重点耗水单元的水耗情况及水耗分析与管理

万州净化厂的用水取自高峰水库，主要用于装置生产和消防。其中,生产主要是用于循环水单元补充水、锅炉单元及硫磺回收单元废热锅炉和冷凝器排污用水、除氧器蒸汽耗水等[4-6]。

2012年，万州净化厂全年用水总量81 235 t。其中，循环水补充水35 068 t，占总量的43.2%；锅炉用水18 583 t，占总量的22.9%；硫磺回收单元用水19 493 t，占总量的24%。

2013年，万州净化厂全年用水总量72 054 t，其中循环水补充水36 907 t，占总量的51.2%；锅炉用水15 402 t，占总量的21.4%；硫磺回收单元用水13 187 t，占总量的18.3%。

3.1.1水耗分析

高峰水库经泵抽来后进行工艺处理，合格后进入总管线到生产装置。装置水耗的产生主要是除盐水装置再生耗水和锅炉、废锅、各级硫磺冷凝器排污。合理降低排污量可以减少装置用水，提高蒸汽凝结水的回用率，也能减少用水。装置循环水单元则主要是由于排污产生损耗以及凉水塔风机运行时水蒸发消耗，加强循环水水质管理，合理降低排污量，并根据循环水温度适时启停循环水风机，能减少水量消耗。

将2012年与2013年的水耗数据进行对比，可发现2013年在新建一套硫磺回收装置的前提下节约用水约9 181t。通过查找分析，有以下几点原因：①2013年的原料气总处理量下降，MDEA重沸器的蒸汽耗量下降；②对低低压蒸汽回收系统进行改造后，投用了蒸汽引射器，进一步提高了凝结水回用率；③根据循环水温度，合理启停凉水塔风机，减少水蒸发损失； ④充分利用污水处理装置回用水作为厂区绿化用水。

3.1.2节水措施

(1) 低低压蒸汽回收系统改造。万州净化厂硫磺回收装置采用蒸汽喷射器回收装置产生的0.1 MPa的低低压蒸汽。蒸汽喷射器进口蒸汽设计压力为3.3 MPa，出口蒸汽压力为0.45 MPa。同时，配套设计了蒸汽空冷器，并采用凝结水带压回收方式。蒸汽空冷器的作用是对蒸汽引射器引射后剩余的0.1 MPa低压蒸气进行冷凝，冷凝后的凝结水返回锅炉蒸汽系统的凝结水罐回用，以实现循环利用，进一步提高水的回用率，从而降低水耗。

万州净化厂在2013年4月装置检修时优化了装置能耗措施，实现了硫磺回收单元冷凝后的凝结水密闭回收，并投用了蒸汽引射器，大大提高了低低压蒸汽回收利用，从而减少了装置的水耗(见表1、图1)。

(2) 合理调整液位控制，降低水耗。自装置开产以来，硫磺回收单元一直存在地漏溢水和硫冷凝器E-1404需要打开上水阀旁通才能满足上水的现象。2012年8月10日，通过计量数据统计，对比各冷凝器产生的蒸气流量、凝结水泵P-1402的出口流量以及相应的各点上水量，发现物料不平衡。

表1 装置优化前后的水耗对比表Table1 Comparisonofwaterconsumptionbeforeandaftertheoptimization优化前水耗/t时间1月2月3月4月水耗6862560362345730优化后水耗/t时间5月6月7月8月水耗4692503162645924

经查找分析，最后发现直接原因是各冷凝器的干汽装置在设备设计总图和零件图的尺寸不一致。硫磺冷凝器中设了干汽装置，其作用是消除饱和蒸汽的雾沫夹带。其在零件图中设计高度为200 mm，但在总图中为100 mm，这意味着干汽装置已浸入液位计100 mm。在以60%液位控制时，存在气液夹带，造成凝结水量超过回收泵能力，凝结水不能全部回收，从而导致耗水增加，调整液位控制值后该问题得以完全解决。

(3) 其他措施：①提高中水回用率，降低新鲜水耗量。通过改造装置绿化的浇灌系统，使用中水浇灌花草，提高中水回用率。2012年中水回用量4 731 t，占新鲜水的5.8%；2013年中水回用量8 351t，占新鲜水的10.2%。②加强凝结水和蒸汽系统管理，减少凝结水及蒸汽“跑、冒、滴、漏”现象，以降低耗水量。③合理控制各级硫冷凝器的排污量，直接减少水耗。④大修中采用高压清洗机清洗设备，提高设备清洗效率的同时也减少水耗量。此外，还实现污泥和污水的集中收集，避免了场地污染，进而减少了后期清洗场地时耗水量。⑤加强除盐水装置管理，严格将除氧器压力控制在20～25 kPa,减少蒸汽排放量。

3.2 重点耗电设备的耗能情况及电耗分析与管理

2012年装置总的耗电量1 174.481 2×104kW·h、处理原料气55 171.114×104m3、电单耗212.88 kW·h/104m3。2013年装置总的耗电量1 222.097 4×104kW·h、处理原料气52 041.904 0×104m3、电单耗234.83 kW·h/104m3。

万州净化厂主要的耗电设备有：MDEA溶液循环泵、主风机、尾气风机、循环水泵、空压机，其规格型号及耗电量见表2。

3.2.1电耗分析

2013年耗电比2012年增加47.616 2×104kW·h，单耗增加21.95 kW·h/104m3，原因是原料气处理量下降，而原料气中H2S和CO2含量大大增加，MDEA和TEG循环量增加，溶液循环泵负荷增加，从而导致电耗增加。此外，新增一套硫磺回收装置，增加了尾气风机电耗量的同时，也净增了主风机和凝结水泵的电耗。

由表2可以看出，在这些重要的耗电设备中，MDEA溶液循环泵、主风机、空压机的电耗占耗电总量的比例较大。因此，要减少电耗必须对这些设备采取节能措施。主风机和尾气风机是根据酸气量和温度进行自动调节，已达到节能目的。万州净化厂主要节能措施集中在MDEA溶液循环泵、空压机、循环水泵等。

3.2.2节电措施

(1) MDEA溶液循环泵的节能措施：① 在保证产品气合格的情况下，尽量降低溶液循环量； ②根据原料气气质变化情况，及时调整MDEA溶液循环量和贫液入塔层数；③在规定范围内尽量提高溶液浓度，降低溶液循环量，达到降低溶液循环泵负荷的目的；④加强设备保养，让泵处于良好的运行状态。

(2) 循环水泵的节能措施：① 优化装置操作，控制换热器循环水进口压力，提高换热器的换热效率，进而降低循环水量，从而降低循环水泵的负荷；②加强循环水系统管理，尤其是埋地管线的监控，减少循环水系统“跑、冒、滴、漏”现象，以降低耗水量，从而降低循环水泵的负荷。

(3) 空压机的节能措施：①经过实践证明，将空压机K-3301D卸载压力设定为0.79 MPa，加载压力设定为0.65 MPa。空压机K-3301C卸载压力设定为0.77 MPa，加载压力设定为0.68 MPa，不但能满足生产需要，而且避免空压机长期处于加载状态，浪费气源和电能；②制氮装置卸载压力设定为0.55 MPa，加载压力设定为0.46 MPa，即制氮装置氮气压力达到0.55 MPa 后卸载，氮气压力降至0.46 MPa后加载，避免制氮装置长时间处于加载状态，造成气源浪费，可降低空压机的负荷，节省空压机电耗。

(4) 其他耗电设备的节能措施：①在不同的季节，不同时段，根据环境温度变化和循环水温度变化，及时启运或停运酸气空冷风机、贫液空冷风机、凉水塔风机；② 加强设备维护保养，让空冷风机处于良好的运行状态；③合理利用装置变频设备，保证设备在高低负荷时电耗的充分利用，并对部分非变频电机进行改造。2013年4月，分厂对废锅上水泵P-3203C进行改造，实现了变频控制，在满足废锅上水量的情况下，降低了该泵的负荷，减少电耗。此外，电机的变频改造也可用于负荷变化较大的硫磺回收单元冷凝器上水泵等耗电设备，以达到节能的目的。

3.3 重点耗气设备的耗气情况及气耗分析与管理

3.3.1重点耗气设备的耗气情况及耗能分析

万州净化厂的燃料气系统设计供气能力2 270 m3/h。产品气经过自力式调节阀PCV-3701降压后和脱硫单元闪蒸气、脱水单元闪蒸气汇合于燃料气分配罐D-3701作为燃料气，供全厂生产和生活用气。主要的用气设备有TEG重沸器、锅炉、尾气灼烧炉(见表3)。

表3 万州净化厂主要耗气设备明细表Table3 ListofthemaingasconsumptionequipmentinWanzhounaturalgaspurificationplant设备名称TEG重沸器蒸汽锅炉尾气灼烧炉火炬2012年耗气量/104m327.28564.112229.1012.03052012年耗气量占总量比/%3.2867.7627.521.452013年耗气量/104m327.10640.65240.6310.25372013年耗气量占总量比/%2.9570.0026.191.11

从表3可以看出，蒸汽锅炉和尾气灼烧炉所用的燃料气占总量最多。主要的节能措施在锅炉蒸汽系统和尾气灼烧炉燃料气控制上。

3.3.2燃料气节能措施

(1) 投用蒸汽引射器，降低锅炉负荷，减少燃料气耗量。万州净化厂锅炉是3台，在正常情况下是一用两备，但蒸汽不够用时锅炉需运行2台甚至3台。2013年4月装置检修时改造了低低压蒸汽回收系统，投用了蒸汽引射器。蒸汽引射器投运之后每小时引射了约2 t的低压蒸汽，引射率为36.36%，蒸汽锅炉从以前的两用一备改为一用两备，从4月份装置检修后开始，燃料气耗量(见表4、图2)和燃料气单耗下降明显(见图3)。

(2) 加强明火加热炉燃料气用量监控。2014年2月20日，发现脱水单元明火加热炉燃料气流量增大，流量为40 m3/h，比平时的正常流量34 m3/h多6 m3/h，经过检查分析，最终发现配风管理不善。通过调整配风后流量恢复正常。

表4 装置优化前后燃料气耗对比表Table4 Gasconsumptioncomparisonbeforeandaftertheoptimization优化前燃料气耗/104m3时间1月2月3月4月气耗87.586879.628986.879164.5133优化后燃料气耗/104m3时间5月6月7月8月气耗63.858162.577866.770967.1275

(3) 适当控制脱硫塔再生温度，在保证溶液再生后贫液合格的情况下适当降低重沸器蒸汽用量，从而减少燃料气消耗。

(4) 根据生产实际情况，在保证克劳斯反应器入口温度的情况下，适当降低废锅炉蒸汽压力，可以产生更多的蒸汽，从而减小锅炉负荷，节约燃料气。

(5) 在保证尾气灼烧炉温度的前提下，优化调整并确保尾气灼烧炉当量配风，杜绝因配风不当造成燃料气的浪费。

(6) 根据天气变化，在保证火炬正常燃烧的情况下，实时调整火炬燃料气流量。天气晴好时尽量将燃料气流量控制在70 m3/h左右。

(7) 加强蒸汽系统管理，减少蒸汽“跑、冒、滴、漏”现象，对损坏的疏水阀及时更换，以降低蒸汽耗量，从而降低燃料气耗量。

(8) 加强液硫池、液硫罐温度的优化调整，在保证液硫温度在135 ℃左右的前提下，尽量降低保温蒸汽温度设定值，减少蒸汽耗量，降低燃料气耗量。

(9) 定期对锅炉的燃烧效率进行检测并调整配风，是降低锅炉燃料气用量的最佳方式。此外，根据装置蒸汽的需求量合理地启停锅炉，也能达到节约燃料气的目的。

4 其他节能管理措施

(1) 加强能源计量器具的管理。对配备完善的能源计量器具，管好用好是确保计量器具测量准确、可靠的关键[3]。万州净化厂依照计量检测体系文件的要求，一是建立完整的能源计量器具台账，并实施动态管理；二是对计量器具实施分级管理，每年年初编制强制检定计量器具检定计划，分清主次、突出重点；三是建立考核合格的能源计量传递标准，实行周期检定，确保能源计量器具在正常合格状态下使用； 四是加强计量器具的日常检修、维护、保养和检定工作，发现问题及时处理；五是每月按期对能源计量器具进行检查，确保能源计量器具的完好率和计量的准确性。

(2) 通过管理手段加强能耗管理。万州净化厂每年初对能耗指标进行分解，年终进行考核。根据能耗管理要求加强能源统计，每天对能耗数据进行统计，并结算出头一天的耗能情况，与生产信息一并发送给每位生产管理人员。每周统计水电气的周耗情况，在生产协调会上进行通报，发现异常的查找原因，并制定整改措施。每月末统计当月的能耗情况，按时将数据录入节能节水管理系统，并编写能耗分析报告。

5 结 语

加强能源计量器具管理，以准确、可靠的计量数据为基础，对重点能耗情况进行分析，采取科学可行的技术措施才能真正做到节能减排。万州净化厂切实做好能源计量器具管理、能源消耗数据分析，近几年采取了多项科学合理的节能措施，为挖潜增效、降低成本提供了有力保障。

[1] 黄生琪, 周菊华. 我国节能减排的意义、现状及措施[J]. 节能技术, 2008(2): 17-175.

[2] 雷英, 刘蔷, 唐伟, 等. 天然气处理厂节能减排对低碳经济的推动作用[J]. 石油与天然气化工, 2011, 40(4): 358-361.

[3] 吕静. 加强能源计量管理促进企业节能降耗[J]. 中国计量, 2012(1): 46-47

[4] 廖铁, 苏梦瑶, 李法璋, 等. 万州天然气净化厂硫磺回收单元蒸汽与凝结水节能优化措施[J]. 石油与天然气化工, 2013, 42(6): 582-587.

[5] 刘家洪，杨晓秋，陈明，等. 高含硫天然气净化厂节能措施探讨[J]. 天然气与石油，2007, 10(5): 40-51.

[6] 王世建, 冉文付, 陈奉华. 天然气净化装置低负荷运行节能措施探讨[J]. 石油与天然气化工, 2013, 42(5): 447-451.

Energymeasuringinstrumentsconfigurationandenergy-savingmeasuresinWanzhouNaturalGasPurificationPlant

LiFei,LeiHeng,PengYun,ZhouBin,ZengGang

(WanzhouBranchofChongqingNaturalGasPurificationPlantGeneral,PetroChinaSouthwestOilandGasfieldCompany,Chongqing404001,China)

This paper introduces the energy consumption data and the configuration of energy measuring instruments in Wanzhou natural gas purification plant, compares and analyses the energy consumption data in 2012 and 2013, and puts forward the energy saving measures such as reform of low low pressure steam recovery system, reasonable addition of frequency conversion equipment, use of steam ejector device, strengthening the management of measuring instruments and data.

energy, measuring instrument, energy-saving measure

李飞(1986-)，男，助理工程师。2009年毕业于西南石油大学过程装备与控制工程专业，现从事仪表管理工作。E-mailli_f@petrochina.com.cn

TE43

A

10.3969/j.issn.1007-3426.2015.03.026

2014-09-09；编辑钟国利